8 . S E R R A G E , A U T O F R E I N A G E , G R I P P A G ET E C H N I Q U E A V A N C E 196

Serrage au coupleLe serrage au couple est la mthode la plus rpandue de serrage.Lassemblage est serr laide dune cl dynamomtrique avec une plage de serrage approprie lassemblage concern. Ces cls peuvent tremanuelles ou automatiques pour les grandes sries (figure 8.1-4 et 8.1-5). La mthode comprend les deux phases suivantes :

- une premire phase avec une cl rgle 75% du couple de rfrence.Lensemble des lments de fixation doit tre serr ainsi avant de passer laseconde phase. Une cl chocs peut tre ventuellement utilise pour cettephase ;

- une deuxime phase ou la cl de serrage doit tre rgle sur une valeur decouple 110%.Le couple de serrage doit tre appliqu sans -coups et de faon continue.Nota : dans le cas de boulons serrage contrl (norme EN 14399), se rfreraux valeurs fondes sur la classe k dclare par le fabricant

Limite du serrage au coupleImprcision de leffort de serrageLe rsultat du serrage dpend troitement des coefficients de frottement auniveau des filets ( f) et sous tte ( t) mais dans la pratique ces paramtressont trs difficilement matrisables. De ce fait, pour un mme couple de rfrence,la dispersion dans la tension finale pourra se situer entre 20% au mieux, voire60%... selon le moyen de serrage utilis.Cette grande dispersion est due la combinaison de trois phnomnes :

- limprcision sur le couple de serrage appliqu,- les dfauts gomtriques et les tats de surface des pices assembles et de

la fixation,- la lubrification des surfaces en contact.

Selon les classes de qualit des lments de lassemblage, les coefficients defrottement, la classe de prcision de serrage dsire, il convient de se reporter la norme NF E 25030 (figure 8.1-6).

Le phnomne de contraintes parasites de torsionLa mthode de serrage au couple provoque dans la fixation, en sus de la contrainte axiale voulue, une contrainte de torsion parasite dont le niveaupeut atteindre 30% de la contrainte de traction. La contrainte rsultante dans la fixation est fortement augmente et peut dpasser la limite lastique dumatriau, mme si la contrainte de traction est dans les limites acceptables.De plus cette contrainte rsiduelle en torsion peut faciliter le desserrage enfonctionnement (figure 8.1-2).Enfin, le couple tant appliqu gnralement de faon asymtrique, il existeune contrainte de flexion. Son faible niveau permet en gnral de la ngligermais elle peut aussi intervenir dans les cas limites.

Dtrioration des tats de surfaceLe frottement des pices sous des efforts importants provoque des dtriorationsdes surfaces en contact. Lors dun serrage ultrieur, cela entranera des forcesde frottement qui engendreront une plus grande imprcision sur la tension deserrage. Par ailleurs cette dtrioration peut avoir des consquences sur latenue en corrosion des pices assembles au droit des points dassemblage(figure 8.1-3).

Difficults de desserrageLa dtrioration des tats de surface, ventuellement augmente par la corrosion,demande lapplication dun couple de desserrage trs lev qui peut atteindre

8 . 1 M t h o d e s , o u t i l s e t l i m i t e s d e s t y p e s d e s e r r a g e

Moyen de serrage Prcision sur la prcharge

Cl dynamomtrique.Visseuse rotative avec talonnage priodique sur le montage(par mesure dallongement de la vis ou mesure la cl dynamo-mtrique du couple de serrage).

Cl chocs avec adaptation de rigidit et talonnage priodique sur le montage (au moins aux mesures la cl dynamomtrique du couple de serrage par lot).

Cl main. Cl chocs sans talonnage

20%

40%

60%

Coefficient dincertitude de serrage

1,5

2,5

4

8.1-1

8.1-2 Contrainte de torsion rsultantdun serrage au couple

Le serrage au couplesoumetle boulon une contrainte

de torsion parasite

8.1-3 Le serrage au couple entraneune dtrioration des surfaces des lments de lassemblage. Les montages et dmontages

successifs accentuent ce phnomne

197

la limite lastique du matriau de lassemblage et provoquer sa ruine.

Limites dans le cas de boulons de grandes dimensionsAu del dun couple de rfrence de 1000 Nm, il est ncessaire de recourir des cls chocs mais la prcision sur la prcharge diminue. Une cl hydrau-lique de bonne qualit peut tre une solution envisager.

Difficult de serrages simultansAvec la mthode du serrage au couple, il est rarement possible de procder auserrage simultan de la totalit des fixations dun assemblage

Serrage langleLe serrage langle seffectue en deux phases :

- mise en contact par application dun couple daccostage servant de seuil pourla mesure angulaire. Cette opration a pour but le positionnement des piceset llimination des dfauts de surface. Le couple daccostage doit tre aussifaible que possible (figure 8.1-7).

- vissage avec un angle dtermin. Cette mthode permet des rsultats plus prcis que le serrage au couple car la prcharge obtenue est quasiment proportionnelle langle de serrage et les coefficients de frottement ninterviennent que modrment. Un contrlefinal de couple permet de dtecter une ventuelle anomalie.

Limites du serrage langleLa mise en uvre de cette mthode est donc simple mais lapproche thoriquefait intervenir un nombre important de paramtres dont certains difficiles maitrser. La dtermination de la consigne angulaire ncessite une mise aupoint pralable et des essais de vrifications. Elle ne peut conomiquement semettre en uvre que pour des grandes sries sur chane de fabrication.La fiabilit de la prcharge atteinte est amliore par la rigidit des pices et la constance des caractristiques des pices. Un serrage langle est parexemple proscrire avec des assemblages comportant des joints.Limprcision du serrage dpend surtout de limprcision sur le couple dac -costage. Le rapport entre le couple daccostage et le couple final dpend de la rigidit des pices (de 30% pour des pices trs rigides 50% si des picessont facilement dformables).La contrainte de torsion parasite peut tre sensiblement suprieure celleobtenue par la mthode du serrage au couple.

Mthode combineComme dans les mthodes prcdentes, le serrage seffectue en deux phases :

- une premire phase avec une cl rgle 75% du couple de rfrence.Lensemble des lments de fixation doit tre serr ainsi avant de passer laseconde phase ;

- une seconde phase dans laquelle une rotation spcifie est applique

la partie de lassemblage qui tourne. La position de lcrou par rapport auxfilets de la vis doit tre repre ( la peinture par exemple) ds la fin de la premire phase pour dterminer la rotation finale de lcrou par rapport auxfilets en fin de deuxime phase. Sauf spcification contraire, langle de rotationdoit tre conforme aux valeurs du tableau 8.1-4 (pour des vis de classe dequalit 8.8 ou 10.9) :

Serrage la l imite last iqueCette mthode consiste serrer les vis jusqu latteinte de leur limite lastiqueapparente. Elle impose de mesurer en permanence et simultanment lecouple et langle de serrage et de stopper lopration ds quil y a perte deproportionnalit directe entre ces deux paramtres. Les erreurs sont duesuniquement la dispersion des contraintes de torsion lie la variation ducoefficient de frottement. Cette dispersion est faible, une variation de coefficientde frottement de 25% nentranant quune erreur de 7%.Il est utilis une visseuse quipe dun capteur de couple et dun capteurdangle, renvoyant leurs paramtres un module lectronique qui dclenchelarrt de la broche de vissage ds quil ny a plus proportionnalit.Chaque vis est serre sa limite lastique propre, cest--dire au maximum depossibilits, indpendamment de toute programmation, ce qui vite les risquesde casse de vis non conforme au montage.La prcontrainte est obtenue avec une prcision de 8%.

Limites du serrage la limite lastiqueLutilisation dune rondelle est proscrire car elle peut fausser la mesure : undplacement ventuel dclenche larrt du vissage.Si des efforts en fonctionnement entranent des allongements supplmentairesdes vis, il est possible de dpasser la limite lastique, provoquant une perte deprcharge, un changement de performance de lassemblage, voire sa ruine.Les dmontages et remontages dune mme vis sont proscrire car ladformation de la vis sera cumulative jusqu la rupture. Le remplacement doittre systmatique.

Nota. Lorsque la surface sous tte de vis (en tenant compte des rondellesbiaises, le cas chant) nest pas perpendiculaire laxe de la vis, il convientde dterminer par des essais langle de rotation requis.

Epaisseur nominale totale t des pices assembler (y compris toutes fourrures

et rondelles) / d : diamtre de la vis Degrs Fraction de tour

Rotation supplmentaire appliquer (seconde phase de serrage)

t < 2d2d t < 6d

6d t 10d

60

90

120

1/6

1/4

1/3

8.1-4

8 . S E R R A G E , A U T O F R E I N A G E , G R I P P A G ET E C H N I Q U E A V A N C E 198

Serrage par tendeur hydraul iqueCette mthode consiste appliquer sur la vis un effort de traction parlintermdiaire dun vrin annulaire. Une fois mise en tension, lcrou estaccost manuellement ou avec un lger couple de serrage. Le vrin est ensuiterelch et leffort hydraulique en grande partie transfr sur lassemblage.Afin daugmenter la prcision un double accostage est recommand : la premire opration permet la compensation des jeux et dfauts de surfaceet tablit lquilibre des efforts au sein de lassemblage. La deuxime oprationpermet lobtention de la prcision souhaite dans la mise en tension delassemblage (photo 8.1-6).Les contraintes de torsion dans la vis sont inexistantes, et les coefficients defrottement ninterviennent pas dans le serrage.Cette mthode est particulirement adapte pour le serrage simultan deplusieurs vis (photo 8.1-7).

Limites du serrage par tendeur hydrauliqueLencombrement de lappareil impose un cartement entre deux vis plusimportant quavec les autres outils de serrage. Le serrage est obligatoirementopr cot crou. Une hauteur de vis suffisante pour laccrochage du vrin doittre prvue. On ne peut installer comme prcharge quune partie de leffortaxial maximal admissible par la vis.La principale difficult est la connaissance de la prcharge installe dans la vis, dpendant du rendement de lopration. Ce rendement dpend de la raideur des lments de lassemblage et varie entre 50 et 90% selon lagomtrie de celui-ci.

Moyens de contrle du couple de serrageContrle la cl dynamomtriqueCest le contrle le plus ais mettre en uvre. Il demeure nanmoins uneincertitude importante sur la tension finale de serrage de lassemblage.

Contrle dlongation par ultrasonsLa mthode consiste mesurer le temps de trajet dune onde ultrasonore le long de laxe de la vis. La mise en uvre ncessite un personnel qualifi.Elle est notamment performante pour la visserie de petit diamtre (infrieur 20 mm)

Contrle dlongation par jauge de contrainteCest une mthode de laboratoire inutilisable en application industrielle. Des

jauges de contrainte sont colles sur le corps de la vis et connectes un pontde Weston. La variation du signal obtenu correspond la variation dlongationdu boulon pralablement talonn.

Contrle par rondelle de mesureCette mthode a lavantage de mesurer directement leffort de serrage. La rondelle de mesure est une rondelle instrumente place sous lcrou deserrage qui agit comme un capteur de force. Il est recommand de placerune rondelle classique entre crou et rondelle de mesure pour viter unedtrioration de cette dernire. Cette mthode permet de mesurer et enregistrerleffort de tension dans le boulon au cours de la vie de lassemblage, aussi bienau repos quen service (photo 8.1-8).

8 . 1 M t h o d e s , o u t i l s e t l i m i t e s d e s t y p e s d e s e r r a g e

Serrage par tendeur hydraulique

Contrlepar rondelle de mesure

8.1-6 Multiplicateur de couple

8.1-8 Cl de serrage angulairelectronique

Serrage simultan par tendeurs individuels avec alimentation

centralise

8.1-5 Cl dynamomtrique

8.1-7 Contrleur de couplelectronique digital avec transducteur

Les produits prsents sont extraits des catalogues BETA et SKF. Vous pouvez trouver cesproduits dans nos agences de Bordeaux et Toulouse pour les produits BETA, ou dans le rseaunational de MICHAUD-CHAILLY pour les produits BETA et SKF.